JP2007222740A

JP2007222740A - 縦型分離膜モジュールの洗浄方法

Info

Publication number: JP2007222740A
Application number: JP2006045188A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Ikenaga; 茂之池永
Original assignee: Daicen Membrane Systems Ltd
Current assignee: Daicen Membrane Systems Ltd
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】分離膜に付着している懸濁成分の回収率が高い、洗浄方法の提供。
【解決手段】少なくとも下部原水出入口、上部原水出入口及び透過水出口を有する縦型分離膜モジュールに、下部原水出入口から原水を供給して膜を通過させて濾過処理をした後、膜モジュールを逆圧洗浄する洗浄方法であり、透過水出口から洗浄水を供給し、下部原水出入口及び上部原水出入口から排出して逆圧洗浄するとき、下部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_１）と上部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_２）の比率が、次式：Ｖ_２／Ｖ_１＞１．０で示される関係を有しており、かつ１回の洗浄に要する時間が６０秒を超える時間である、縦型分離膜モジュールの洗浄方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、河川水や地下水等の天然水や各種排水等の原水を濾過するために用いる、縦型分離膜モジュールの洗浄方法に関する。

近年、浄水用の濾過設備として、従来のような凝集沈殿設備にかわって、分離膜モジュールを用いる方法が、設備費用や運転の容易さから、採用されるようになってきている。

一般に、分離膜モジュールを用いて濾過作業を続行すると、原水の懸濁成分や、遊離固形物、あるいは溶解有機物等が膜濾過面に付着し、膜の濾過能力を徐々に低下させ、最終的には膜濾過が不可能となる。このような濾過能力の低下を防止するために、一般的には、膜付着物の物理的、マニュアル的な除去作業が行われている。更に、これを自動化し機械的に物理的除去を行い定常作業化する場合もある。しかしながら、物理的洗浄では完全な除去は困難であり、また強度の物理的洗浄は、膜を損傷させやすく、膜の寿命も短く交換が必要となる。

膜の交換は、濾過作業の停止と透過水生産の停止を招く。このような濾過能力の低下を防止するために、薬液を注入させる方法や、殺菌剤を混入させた液で逆洗浄する方法等が提案されている（特許文献１、２）。特許文献３では、薬液を混入させて、濾過停止を定期的に行なう方法が提案されている。しかしながら、いずれの方法もかなりの労力と時間を要し、分離膜による浄水濾過装置のネックとなっている。

特許文献４では、原水側の２つの出入口から排出される洗浄水量に差を付ける逆圧洗浄方法が開示されており、実施例では、１分間の逆圧洗浄と、フラッシング洗浄が行われている。
特開平８−１４１３７５号公報特開平８−２４８５７号公報特開２００１−１７０４５６号公報特開２００５−７３２４号公報

本発明は、分離膜面に付着した懸濁成分を効率よく除去することができる縦型分離膜モジュールの洗浄方法を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、課題の解決手段として、
少なくとも下部原水出入口、上部原水出入口及び透過水出口を有する縦型分離膜モジュールに、下部原水出入口から原水を供給して膜を通過させて濾過処理をした後、膜モジュールを逆圧洗浄する洗浄方法であり、
透過水出口から洗浄水を供給し、下部原水出入口及び上部原水出入口から排出して逆圧洗浄するとき、下部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_１）と上部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_２）の比率が、次式：Ｖ_２／Ｖ_１＞１．０で示される関係を有しており、かつ１回の洗浄に要する時間が６０秒を超える時間である、縦型分離膜モジュールの洗浄方法を提供する。

本発明の洗浄方法は、式：Ｖ_２／Ｖ_１＞１．０で示される関係を満たすと共に、１回の洗浄に要する時間が６０秒を超える時間になるように設定することにより、分離膜面に付着している懸濁成分を除去できるため、長期間、高い透水性能を維持することができる。

本発明の洗浄方法は、Ｖ_２／Ｖ_１＝１．２５〜２．０を満たすようできる。また、１回の洗浄に要する時間を６７．５〜９０秒とすることができるので、更に懸濁成分の除去性能を高めることができる。

なお、洗浄水の下部原水出入口及び上部原水出入口からの排出量が一定であるとき、Ｖ_２／Ｖ_１は、下部原水出入口からの洗浄水排出時間（Ｔ_１）と上部原水出入口からの洗浄水排出時間（Ｔ_２）の比率（Ｔ_２／Ｔ_１）と一致する。

請求項３の発明は、課題の他の解決手段として、
少なくとも下部原水出入口、上部原水出入口及び透過水出口を有する縦型分離膜モジュールに、下部原水出入口から原水を供給して膜を通過させて濾過処理をした後、膜モジュールを逆圧洗浄する洗浄方法であり、
透過水出口から洗浄水を供給し、下部原水出入口及び上部原水出入口から排出して逆圧洗浄するとき、下部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_１）と上部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_２）の比率が、次式：Ｖ_２／Ｖ_１＞１．０で示される関係を有しており、かつ水の回収率が９０％より高くなるように運転する、縦型分離膜モジュールの洗浄方法を提供する。

本発明の洗浄方法は、分離膜面に付着している懸濁成分の除去性能が高いため、式：Ｖ_２／Ｖ_１＞１．０で示される関係を満たすと共に、水の回収率が９０％より高い運転をすることができる。

本発明の洗浄方法は、Ｖ_２／Ｖ_１＝１．２５〜２．０を満たすようにすることで、更に効率よく分離膜面に付着している懸濁成分の除去性能を高めることができる。

請求項５発明は、課題の他の解決手段として、
少なくとも下部原水出入口、上部原水出入口及び透過水出口を有する縦型分離膜モジュールをフラッシング洗浄する洗浄方法であり、
下部原水出入口から洗浄水を供給し、上部原水出入口から排出してフラッシング洗浄する、縦型分離膜モジュールの洗浄方法を提供する。

請求項６の発明は、課題の他の解決手段として、
少なくとも下部原水出入口、上部原水出入口及び透過水出口を有する縦型分離膜モジュールに、下部原水出入口から原水を供給して膜を通過させて濾過処理をした後、膜モジュールを逆圧洗浄する洗浄方法であり、
請求項１〜４のいずれかに記載の逆圧洗浄と、請求項５記載のフラッシング洗浄を組み合わせて洗浄する、縦型分離膜モジュールの洗浄方法を提供する。

本発明では、逆圧洗浄とフラッシング洗浄を組み合わせることで、更に懸濁成分の回収率を高めることができる。

本発明の縦型分離膜モジュールの洗浄方法によれば、分離膜の洗浄による懸濁成分の除去性能が高いので、長期間、濾過運転をした場合でも、安定した透水性能を維持することができる。

図１により、本発明の実施の形態を説明する。図１は、縦型分離膜モジュールを含む膜分離システムの概念図である。

濾過運転時、原水ポンプ２を作動させ、原水タンク１の原水を膜モジュール（縦型分離膜モジュール）３に送って濾過し、濾過後の透過水は、透過水タンク４に送って貯水する。

膜モジュール（縦型分離膜モジュール）３は、ケーシング内に複数本の分離膜（中空糸膜）が縦置きに収容されたものであり、ケーシングと送液管となるパイプが連結された部分に、下部原水出入口１１、上部原水出入口１２及び透過水出口（洗浄水入口）１３を有している。

分離膜は公知のものであり、逆浸透膜、ナノ濾過膜、限外濾過膜及び精密濾過膜等を挙げることができるが、限外濾過膜及び精密濾過膜が好ましい。分離膜の材質としては、酢酸セルロース、セルロース系、ポリアクリロニトリル系、ポリスルホン系、ポリオレフィン系等のものを挙げることができるが、セルロース系樹脂、特に逆洗効果が顕著に現れる酢酸セルロースが好ましい。

濾過運転の継続により、膜面に汚れ（懸濁成分）が付着することにより、透水速度が低下するため、分離膜の洗浄を行う。本発明では、分離膜の洗浄方法として、
（１）特定条件による逆圧洗浄
（２）フラッシング洗浄
（３）特定条件による逆圧洗浄とフラッシング洗浄を組み合わせた洗浄
を選択して適用する。

（１）特定条件による逆圧洗浄
逆圧洗浄時、濾過運転を停止した後、洗浄ポンプ５を作動させ、貯水タンク４内の透過水を洗浄水として透過水出口（洗浄水入口）１３から圧入し、分離膜面に付着している懸濁成分を除去する。そして、洗浄水は、下部原水出入口１１及び上部原水出入口１２から排出する。なお、洗浄水は、次亜塩素酸ナトリウム等を添加した、遊離塩素成分を１〜１０ｐｐｍ含有するものでもよい。

このとき、下部原水出入口１１からの洗浄水排出量（Ｖ_１）〔又は洗浄水の排出量が一定の場合の下部原水出入口１１からの洗浄水排出時間Ｔ_１〕と上部原水出入口１２からの洗浄水排出量（Ｖ_２）〔洗浄水の排出量が一定の場合の上部原水出入口１２からの洗浄水排出時間（Ｔ_２）〕の比率は、次式：Ｖ_２／Ｖ_１＞１．０（又はＴ_２／Ｔ_１＞１．０）で示される関係を有しており、かつ１回の洗浄に要する時間は６０秒を超える時間になるように洗浄する方法を適用する。

Ｖ_２／Ｖ_１（又はＴ_２／Ｔ_１）は、１．２５〜２．０が好ましく、１．５〜２．０がより好ましい。また１回の洗浄に要する時間は、６０秒超〜９０秒以内が好ましく、６７．５秒〜９０秒がより好ましく、７５秒〜９０秒が更に好ましい。

また、このとき、Ｖ_２／Ｖ_１＞１．０で示される関係を有しており、かつ水の回収率が９０％より高くなるように洗浄する方法を適用することもできる。Ｖ_２／Ｖ_１は１．２５〜２．０が好ましく、１．５〜２．０がより好ましく、水の回収率は９５％以上が好ましい。

このような要件を満たすようにして洗浄することにより、膜の透水性能を高く維持することができる。

（２）フラッシング洗浄
フラッシング洗浄時、濾過運転を停止した後、洗浄ポンプ５を作動させ、貯水タンク４内の透過水を洗浄水として下部原水出入口１１から供給し、上部原水出入口１２から排出する。なお、洗浄水は、次亜塩素酸ナトリウム等を添加した、遊離塩素成分を１〜１０ｐｐｍ含有するものでもよい。

（３）特定条件による逆圧洗浄とフラッシング洗浄を組み合わせた洗浄
逆圧洗浄とフラッシング洗浄の組み合わせは特に制限されるものではなく、例えば、一定時間の濾過運転と洗浄を１サイクルとするとき、
（i）１サイクルの洗浄において、上記した逆圧洗浄と上記したフラッシング洗浄を、順不同にて、交互に１回又は２回以上行う組み合わせ、
（ii）１サイクルの洗浄ごとに、上記した逆圧洗浄と上記したフラッシング洗浄を、順不同にて、交互に１回又は２回以上行う組み合わせ、
（iii）複数サイクルの洗浄ごとに、上記した逆圧洗浄と上記したフラッシング洗浄を、順不同にて、交互に１回又は２回以上行う組み合わせ、
にすることができる。

実施例１
図１に示す膜分離システムにて、濾過運転と洗浄を行った。分離膜モジュールとして、酢酸セルロース中空糸膜を１４７０本用いた膜面積３．５ｍ^２のＦＥ１０−ＦＵＣ１５８３（ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社製）モジュールを使用して、河川表流水を濾過実験した。濾過運転は全量濾過方式で行い、原水を分離膜モジュール３の原水下部出入口１１から入れ、透過水出入口１３から排出した。排出流量は１．１７ｍ^３／時間で行った。

（通常運転）
透過流速８ｍ／日で９０分間の濾過運転した後、透過量１６ｍ／日で６０秒間の逆圧洗浄を１サイクルとして、これを繰り返して４日間濾過運転した。逆圧洗浄は、透過水出口（洗浄水入口）１３から洗浄水（透過水；遊離塩素濃度で３〜５ｐｐｍになるように次亜鉛素酸ナトリウムを添加したもの）を供給し、洗浄水は、下部原水出入口１１及び上部原水出入口１２から排出した。洗浄水の透過量（分離膜の透過量）は１６ｍ／日と一定であり、下部原水出入口１１からの排出時間は３０秒（Ｔ_１）、上部原水出口１２からの排出時間は３０秒（Ｔ_２）の合計で６０秒（Ｔ_２／Ｔ_１＝１．０）であった。水の回収率は９７．８％であった。４日間の連続運転後、懸濁成分が膜面に付着し、膜閉塞を起こしていた中空糸膜の本数は１２０本であった。

（本発明の逆圧洗浄を含む濾過運転）
上記した通常運転に引き続いて、同じ膜モジュールを用いて、透過流速８ｍ／日で１１３分間の濾過運転した後、透過量１６ｍ／日で７５秒間の逆圧洗浄を１サイクルとして、これを繰り返して１９日間の連続濾過運転した。

逆圧洗浄は、透過水出口（洗浄水入口）１３から洗浄水（透過水；遊離塩素濃度で３〜５ｐｐｍになるように次亜鉛素酸ナトリウムを添加したもの）を供給し、洗浄水は、下部原水出入口１１及び上部原水出入口１２から排出した。洗浄水の透過量は１６ｍ／日と一定であり、下部原水出入口１１からの排出時間は３０秒（Ｔ_１）、上部原水出口１２からの排出時間は４５秒（Ｔ_２）の合計で７５秒（Ｔ_２／Ｔ_１＝Ｖ_２／Ｖ_１＝１．５）であった。１９日間運転後、懸濁成分が膜面に付着し、膜閉塞を起こしていた中空糸膜の本数は１６本であった。

（本発明のフラッシング洗浄を含む濾過運転）
上記した本発明の逆圧洗浄を含む濾過運転に引き続いて、同じ膜モジュールを用いて、透過流速８ｍ／日で１３５分間の濾過運転した。

フラッシング洗浄は、下部原水出入口１１から洗浄水（透過水；遊離塩素濃度で３〜５ｐｐｍになるように次亜鉛素酸ナトリウムを添加）を供給し、上部原水出入口１２から排出した。洗浄水の上部原水出入口１２からの排出量は８ｍ／日で、１分間行った。この濾過運転とフラッシング洗浄を１サイクルとして９日間運転後、懸濁成分が膜面に付着し、膜閉塞を起こしていた中空糸膜の本数は１６本のままでであった。

縦型分離膜モジュールの洗浄方法の説明図。

符号の説明

１原水タンク
３縦型分離膜モジュール
４透過水タンク

Claims

少なくとも下部原水出入口、上部原水出入口及び透過水出口を有する縦型分離膜モジュールに、下部原水出入口から原水を供給して膜を通過させて濾過処理をした後、膜モジュールを逆圧洗浄する洗浄方法であり、
透過水出口から洗浄水を供給し、下部原水出入口及び上部原水出入口から排出して逆圧洗浄するとき、下部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_１）と上部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_２）の比率が、次式：Ｖ_２／Ｖ_１＞１．０で示される関係を有しており、かつ１回の洗浄に要する時間が６０秒を超える時間である、縦型分離膜モジュールの洗浄方法。
下部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_１）と上部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_２）の比率が、Ｖ_２／Ｖ_１＝１．２５〜２．０を満たしている、請求項１記載の縦型分離膜モジュールの洗浄方法。
少なくとも下部原水出入口、上部原水出入口及び透過水出口を有する縦型分離膜モジュールに、下部原水出入口から原水を供給して膜を通過させて濾過処理をした後、膜モジュールを逆圧洗浄する洗浄方法であり、
透過水出口から洗浄水を供給し、下部原水出入口及び上部原水出入口から排出して逆圧洗浄するとき、下部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_１）と上部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_２）の比率が、次式：Ｖ_２／Ｖ_１＞１．０で示される関係を有しており、かつ水の回収率が９０％より高くなるように運転する、縦型分離膜モジュールの洗浄方法。
下部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_１）と上部原水出入口からの洗浄水排出量（Ｖ_２）の比率が、Ｖ_２／Ｖ_１＝１．２５〜２．０を満たしており、かつ水の回収率が９０％より高くなるように運転する、請求項３記載の縦型分離膜モジュールの洗浄方法。
少なくとも下部原水出入口、上部原水出入口及び透過水出口を有する縦型分離膜モジュールをフラッシング洗浄する洗浄方法であり、
下部原水出入口から洗浄水を供給し、上部原水出入口から排出してフラッシング洗浄する、縦型分離膜モジュールの洗浄方法。
少なくとも下部原水出入口、上部原水出入口及び透過水出口を有する縦型分離膜モジュールに、下部原水出入口から原水を供給して膜を通過させて濾過処理をした後、膜モジュールを逆圧洗浄する洗浄方法であり、
請求項１〜４のいずれかに記載の逆圧洗浄と、請求項５記載のフラッシング洗浄を組み合わせて洗浄する、縦型分離膜モジュールの洗浄方法。